首次突破微米级！我国合成超长单原子直径“金属线”_商业

首次突破微米级！我国合成超长单原子直径“金属线”

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2026-08-23 20:34:08

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来源：科技日报

科技日报记者华凌

记者23日从北京高压科学研究中心获悉，该中心研究员李阔团队联合南开大学、北京大学等多所高校科研团队，创新提出高压固相拓扑聚合全新策略，成功合成微米尺度、原子排列有序、结构高度稳定的碳包裹单金属原子链，实现毫克级批量制备，突破了低维金属材料制备领域长期存在的技术瓶颈。相关成果发表在国际学术期刊《科学》上。

图为：碳包裹单金属原子链的高压合成策略。高压压缩柱状堆积的金属环状配合物，同时诱导外围有机分子聚合，形成可在卸压后保护并固定金属原子链的碳鞘。

单金属原子链是目前已知最细的一维金属线，是低维凝聚态物理研究的理想模型，在纳米电子器件、低维磁学、催化等领域应用前景广阔。但裸露单原子链结构极不稳定，传统制备技术产出的原子链普遍存在链长短、稳定性差、无法批量生产等问题，严重制约相关研究与应用探索。

针对行业痛点，研究团队选取β酞菁铜作为反应前驱体，通过高压手段精准调控分子间距。在临界压力作用下，前驱体芳香环聚合形成致密碳骨架“保护鞘”，将有序排列的铜原子链稳固包裹，使其在常压、强酸、强超声等复杂环境下仍能保持结构完整。

依托巴黎爱丁堡压机，团队成功合成大尺寸单晶样品，最大尺寸达940×250×50立方微米。经剥离处理后，可观测单根原子链长度突破1微米，包含超4000个铜原子，相较以往国际成果链长提升两个数量级。科研人员依托高质量样品完成系统测试，证实该材料具备一维反铁磁耦合特性与导电各向异性，实验数据与理论计算基本契合。

据了解，该合成策略具备良好的普适性，可拓展应用于钴、镍、锌等多种金属体系，为新型低维功能材料的研发提供全新技术路径。

（受访者供图）

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